Pilotní aplikace Fentonova činidla v prostředí se směsnou kontaminací. Pavel Hrabák, Hana Koppová, Andrej Kapinus, Miroslav Černík, Eva Kakosová

Transkript

1 Pilotní aplikace Fentonova činidla v prostředí se směsnou kontaminací Pavel Hrabák, Hana Koppová, Andrej Kapinus, Miroslav Černík, Eva Kakosová

2 Obsah východiska přístup k použití ISCO principy in-situ chemické oxidace Fentonovým činidlem lokalita: hydrogeologie, kontaminace, sanace, situace pilotní test: příprava realizace vyhodnocení a závěry shrnutí

3 Východiska ISCO potenciálně fungující alternativa k jiným sanačním metodám ISCO metoda poslední instance? kritické posouzení: účinnosti odbourávání cílových látek spotřeby činidel přechodu cílových látek do plynné fáze tvorby nežádoucích meziproduktů a produktů mobilizace těžkých kovů bezpečnosti aplikace

4 Principy Cíl: vytvoření reaktivních radikálů, které mají schopnost rozkládat během své efemérní existence i perzistentní organické látky Nalezení optimálního dávkování H 2 O 2 a katalyzátorů v laboratorním měřítku (v terénu nedosažitelné) Použitá modifikace Fe 2+ chelatované kyselinou citrónovou. Funkce kys. citrónové: udržení Fe v rozpuštěné formě stabilizace H 2 O 2 tvorba dalších radikálů (např. superoxidového radikálu) OH + H 2 O 2 H 2 O + O H +

5 Lokalita Farmak Olomouc průmyslový areál o rozloze okolo 15 ha s fungující farmaceutickou výrobou

6 Hydrogeologie a kontaminace Relativně propustný kolektor (k f m.s -1 ) kvartérní fluviální písčité štěrky Hl. p. v. 5 m p.t., báze kolektoru 10 m p.t. Podzemní těsnící stěna funkční Dominantní polutanty toluen a chlorbenzen Další polutanty chlorované etheny, BTEX, krezoly, místně methanol a isopropanol, amonné ionty LNAPL na třech plošně omezených místech

7 Sanace Kontejnment - podzemní těsnící milánská stěna Kontaminované stavební objekty (budovy, jímky, chemická kanalizace a zeminy nesaturované zóny) Kontaminované podzemní vody sanační čerpání se stripováním a zpětným zásakem vyčištěné vody venting

8 Screening vhodných činidel laboratorní testy v několika etapách Postupně jako neúčinná vyloučena činidla: NZVI, manganistan K otestování zvoleno Fentonovo činidlo v modifikaci s Fe 2+ chelatovaným kyselinou citrónovou, primárně s ohledem na menší mobilizaci těžkých kovů ve srovnání s klasickým Fentonovým uspořádáním Technologie: těsná zhlaví vrtů, venting v průběhu aplikace Fentonova činidla, samostatné vedení roztoků do vrtu, 5 % H 2 O 2 Situace Pilotní test - příprava směr proudění p.v.

9 Pilotní test - příprava LNAPL až 50 cm v SM-44 po nálevové zkoušce v listopadu 2008 Před pilotním testem odčerpáno 300 litrů LNAPL během listopadu a prosince 2008 Dodatečné laboratorní testy s podzemní vodou, LNAPL a Fentonovým činidlem s cílem zjistit: chování LNAPL při extrémních koncentracích F.Č. účinek různého množství LNAPL na jednotkovou dávku F.Č. maximální dosaženou teplotu složení LNAPL před a po oxidaci F.Č.

10 Pilotní test - realizace rozsáhlý monitoring: provozní parametry zásaku (hladiny p.v. + mocnost vrstvy LNAPL, časové záznamy, zasáknuté objemy a chod ventingu) kontinuální měření teploty a hladiny v aplikačním vrtu pomocí sondy s výstupem na monitor a současným ukládáním dat (podle vývoje teploty bylo řízeno dávkování roztoků FČ) kontinuální měření ph a Eh ve dvou vrtech pomocí sond s dataloggery (SM-42 a SM-45) odběry vzorků podzemních vod a stanovení obsahu TOL, TK a případných meziproduktů oxidace s vysokou četností a dobou monitoringu 2 měsíce po ukončení v menší míře byly odebrány vzorky pro stanovení anorganických ukazatelů v rozsahu ÚCHR a pro testy ekotoxicity ruční měření fyzikálně chemických parametrů podzemní vody (teplota, ph, Eh, vodivost, rozp. O 2 ) měření složení půdního vzduchu (CO 2, O 2,CH 4, PID, T.P.) přístrojem Ecoprobe 5 odběry vzorků podzemní vody ze dvou nejbližších pozorovacích vrtů a stanovení koncentrace H 2 O 2 pomocí přenosné titrační aparatury

11 Pilotní test - vyhodnocení účinnost odbourávání cílových látek přechod cílových látek do plynné fáze tvorba nežádoucích meziproduktů a produktů mobilizace těžkých kovů bezpečnost aplikace spotřeba činidel

12 CO2 (ppm) koncentrace [ug/l] Pilotní test - vyhodnocení účinnost odbourávání cílových látek ,13: ,14:50 Odstranění LNAPL, pokles koncentrací v p.v., vysoké koncentrace CO 2 v půdním vzduchu během aplikace , 15: , 8: , 17: , 13: , 11: , 8: , 17:40 Toluen , 11:10 SM , 11: , 12: , 14:40 SM , 15: , 8:00 SM , 10: , 13:00 SM , 13:40 SM , 8: , 10: , 14:30 SM - 42 SM - 44 SM - 18 SM - 43 SM - 45

13 koncentrace [ug/l] Zinek Pilotní test - vyhodnocení mobilizace těžkých kovů sledované kovy: Cd, Be, Mo, As, Co, Cu, Cr, Ni, Zn, Pb, V + Fe nárůst koncentrací Zn>>Ni>Pb rychlá imobilizace s výjimkou Zn SM - 42 SM - 43 SM - 45 SM - 44 SM - 18 SM - 18 SM - 44 SM - 45 SM - 43 SM - 42

14 teplota SM-45 ( C) teplota SM-18 ( C) SM-45 SM Pilotní test - vyhodnocení bezpečnost aplikace sledování teploty dávkování činidel venting: snižování koncentrací TOL a O 2 v půdním vzduchu : : : : : : : : : : : : :04

15 Shrnutí Pilotní test naznačil podmínky, za nichž lze na lokalitě sanovat Fentonovým činidlem: venting zvyšuje bezpečnost i přispívá k odstraňování těkavých polutantů vždy součástí sanačního systému automatizace dávkování ve vazbě na vývoj teploty Modifikace peroxid-kys. citrónová-fe 2+ se osvědčila z pohledu mobilizace TK (ph okolo 5) a udržení Fe v rozpuštěné formě, stabilizační funkce citrátu je nejistá Skutečné nasazení technologie ISCO s F.Č. bude záviset na úspěšnosti metod čerpání, promývání čistou vodou a venting Nutno dále testovat úlohu methanolu jako scavengeru radikálů

16